笑柄：在1991年的喜剧片《裸枪2 1/2》中，哈勃太空望远镜（右上角，墙上）被描绘成堪比埃德塞尔汽车、迈克尔·杜卡基斯和泰坦尼克号的灾难。如果你足够年长，还记得1990年的新闻报道（或者你是一位忠实的天文学爱好者），你就会回想起，哈勃太空望远镜并非总是被誉为NASA今天在25周年之际大肆宣传的技术成就。这台轨道天文台首次亮相时就是一个巨大的失败：它是一台无法看直的望远镜，其镜面被完美地研磨……但却完美地错误。关于错误如何被发现并最终被修复的故事已经讲了很多次，最近的一次是我同事伊恩·桑普尔在《卫报》上发表的一篇精彩的回顾文章。但今天很难体会哈勃的转变之大——发射后科学界的绝望之深，以及让哈勃成为历史上最著名、最富有成果的天文台的多次重生。鉴于哈勃可能无法庆祝30周年，现在是讲述这个故事的最佳时机。令人难以置信的真相 从看到第一批数据下载的那一刻起，天文学家们就知道哈勃有问题。在NASA于1990年5月20日公布的所谓“第一束光”快照中，这一点就很明显。这张显示NGC 3532星团一部分的图像，本应呈现出一组清晰的光点。相反，星星明显模糊且失真。任务科学家一开始否认，认为（或希望）他们只是遇到了一个简单的调整哈勃光学器件的问题。起初的现实太令人震惊，以至于难以接受。
哈勃的第一张公开图像显示了明显的缺陷，但NASA科学家最初无法接受问题的严重性。[图片来源：NASA/ESA/STScI] 回顾来看，NASA在“第一束光”图像随附的新闻稿读起来就像闹剧和悲剧的混合体，它吹嘘图像的质量（而不承认其明显的缺陷），并称赞“即使在这一早期聚焦阶段，视野的清晰度也很高”。然而，在幕后，哈勃团队发现他们的聚焦调整并没有帮助，因为问题直接存在于望远镜2.4米的主镜中。这证明了哈勃的光学工程师的功劳，一旦他们明白了错误的真正严重性，几乎立即就找到了纠正的方法。到1990年6月27日，NASA召开新闻发布会承认这个问题时，哈勃首席科学家埃德·威尔勒坚持认为“我们是在推迟科学，而不是取消科学”。他感到沮丧和尴尬，但此时，他相信他的说法是真实的。NASA设计哈勃，使其能够由宇航员在航天飞机上进行维修和升级。这意味着望远镜也可以被修复——前提是工程师们能弄清楚需要进行哪些修复。就哈勃标志性的广角相机而言，很快就清楚，修复意味着安装一个包含校正光学器件的全新相机。对于哈勃的其他仪器，问题更为复杂。尽管听起来不太可能，但解决方案却以一种好莱坞式的灵感闪现出现，当时工程师詹姆斯·克罗克正在洗澡。他意识到，一套光学适配器（安装在类似于欧洲淋浴控制器的手臂上）可以在光束进入哈勃其他三个主要仪器之前拦截光束并重新塑造它们，从而恢复它们几乎全部的功能。
1991年哈勃图像中的埃塔船底座喷发星系是一个混乱的景象；直到修复后，望远镜才揭示了复杂的尘埃和气体系统。[图片来源：NASA/ESA/Jon Morse] 尽管哈勃团队对这些解决方案越来越有信心，但他们不得不面对一个残酷的现实：NASA直到1993年才能向太空望远镜派遣维修任务。这留下了漫长的三年时间来挽救哈勃令人印象深刻但失真的数据中的好科学——以及漫长的三年时间来让公众相信，NASA不是一群笨拙的傻瓜，他们花15亿美元买了一台甚至连星星都拍不清楚的望远镜。毫无疑问，当时公众对NASA的态度非常恶劣。哈勃望远镜成为刻薄漫画、深夜脱口秀笑话和国会嘲笑的对象。1991年上映的电影《裸枪2 1/2》中有一个讽刺性的酒吧场景，墙上贴满了著名灾难的照片。哈勃太空望远镜就在那里，与埃德塞尔汽车、1906年旧金山地震和迈克尔·杜卡基斯并列。科学界对哈勃的态度则更为宽容，但也好不到哪去。当时在非正式场合，几位著名的天文学家告诉我，花在哈勃身上的钱是浪费，还不如用来建造新的地面望远镜。哈勃团队的成员们拼命研究计算机图像校正算法，试图从哈勃的图像中提取更多价值，这需要大量的额外工作，而且仍然无法达到最初预期的结果。NASA的公关机器进行了尴尬的扭曲，试图对情况进行最好的宣传。1991年，当NASA发布了一段哈勃拍摄的土星上的巨大风暴的视频时，该机构承认了这个问题，并轻描淡写地说：“24帧中的每一帧都经过处理，在很大程度上消除了仪器伪影和HST球差的影响。”我记得当时在《科学美国人》（我当时是该杂志的编辑）上报道这个故事时，也进行了类似的扭曲，试图在不忽视那些导致这些努力成为必要的严峻错误的情况下，尊重NASA的英勇努力。
木星的极光包含着木卫一和其他巨型卫星的磁性“足迹”点。在维修前的哈勃图像中，这些细节完全看不见。[图片来源：NASA/ESA/John Clarke] 重生与修复 如我们现在所知，1993年的维修任务取得了巨大的成功，为哈勃带来了它本应实现的清晰视野，并开启了令人瞩目的22年非凡科学研究和令人惊叹的图像时代。后者对于挽回太空望远镜在公众心中的形象至关重要，但对于向持怀疑态度的科学界推销（或者说重新推销）它同样至关重要。正如哈勃的耻辱是公开的，它的修复也是公开的，通过一系列新闻发布会和媒体报道展现出来。
1993年后，NASA突然公开承认了哈勃最初的缺陷。[图片来源：NASA] 1993年修复后的最初几组图像中，有一种明显的宣泄感。终于，哈勃团队被允许——甚至被鼓励——承认哈勃图像的受损程度。修复前后的对比，带有糟糕的减肥电视广告的基调，强调“之前”的糟糕程度，以赞扬“之后”的改进。现在NASA可以引用“在光学升级后取得了显著的改进”。1993年的一份新闻稿严厉批评了修复前拍摄的30朵拉德斯星云的图像：“由于许多恒星的光线重叠，很难对此类图像进行定量测量。”如今，哈勃修复的故事感觉像是挖掘古代历史，而这恰恰是任务成功的真实证明。NASA不仅修复了哈勃本身，还修复了望远镜在公众和专业界中的形象。也许没有一张照片比1995年标志性的创生之柱（鹰状星云）景象更能说明这一点，它以视觉和科学上令人惊叹的方式展示了恒星是如何诞生并从其气体茧中出现的。但关于哈勃复活的故事还有更多，远不止于此。尽管1993年的修复任务至关重要，但它仅仅挽回了哈勃的声誉；它并没有巩固它。使哈勃取得如此持久成功的，是它的持续进化。望远镜上的每一个仪器都已被更换并进行了大幅升级。新的广角相机和校正光学器件包（称为COSTAR）本身也早已被淘汰，换成了更好的仪器。经过三次额外的维修任务，哈勃已经从内部到外部被重建。今天绕地球运行的望远镜与1990年发射的望远镜完全不同。主镜是唯一保留下来的主要部件。
球状星团47 Tucanae，一个由一百万颗恒星组成的致密球体，在1991年的哈勃图像中看起来与2013年的版本截然不同。今天的哈勃，本质上是一台完全不同的望远镜。[图片来源：NASA/ESA/DSS] 哈勃的新仪器将其视野推向了研究遥远宇宙中星系所需的红外波段；实现了研究其他恒星周围行星特性的精细光谱分析；并提供了绘制引力透镜和间接追踪宇宙不可见暗物质分布所需的高分辨率、高灵敏度成像。简而言之，哈勃最杰出的科学成就在于那些即使它一开始就能完美运行，也超出了原始望远镜能力的观测。这四次维修任务——四次不同的重生——才使哈勃成为我们今天所知的科学上的巨大成功。关于哈勃演变的一个最令人惊讶的视角来自空间望远镜科学研究所的天文台科学家Massimo Robberto。在回顾对有缺陷的哈勃1.0版本的嘲笑时，Robberto聚焦于Ralph Dunagin的一幅漫画。尽管这幅漫画名义上是又一次对哈勃失败的嘲讽，但它却集中在科学家们试图理解问题，并荒谬地猜测，是不是问题出在星星上，而不是望远镜本身。
Dunagin的《人们》漫画对哈勃的惨败提供了一个出奇有见地的看法。[图片来源：奥兰多哨兵报] 事实证明，哈勃并不像我们预期的那样，但宇宙也不像我们预期的那样。哈勃一直在努力收集关于其他恒星周围行星的数据，并测量暗能量的性质，这两件事在望远镜发射时都是完全未知的。正如Robberto指出的，哈勃是失焦的，但宇宙也是失焦的，充满了重力扭曲和弯曲遥远星系光线的区域。Dunagin的荒谬并非全无道理。这或许是所有复活中最最终极、最奇特的一次：通过迫使天文学家不断修正他们*观察*宇宙的方式，哈勃也迫使他们修正他们*思考*宇宙的方式。欲获取科学突发新闻，请在Twitter上关注我：@coreyspowell
